Gedetailleerde analyse van de materialen en eigenschappen van Precision Alloy Tube

Een aanvraag voor precisiebuizen van gelegeerd staal beschrijft een reputatie en geen vereiste. Precisie is een woord dat elke fabriek gebruikt en geen enkele standaard definieert. Wat de standaard definieert, is een tolerantie, en een tolerantie is een getal met een teken en een eenheid die aan een afmeting is gekoppeld.

Het verschil is niet academisch, omdat de twee getallen die ertoe doen bij een buis in verschillende valuta's worden geschreven. In ASTM A269, de standaard voor naadloze en gelaste austenitische roestvrijstalen buizen voor algemeen gebruik, wordt de buitendiameter van een buis tussen 12,7 mm en 38,1 mm gehouden op plus of min 0,005 inch (0,13 mm), en de wand van dezelfde buis wordt gehouden op plus of min 10%. De ene is een absoluut cijfer en de andere is een percentage, en de tweede verandert met de wand die u bestelt.

Op een buis met een wanddikte van 2,0 mm is 10% plus of min 0,20 mm, wat 1,5 keer de tolerantie van de buitendiameter is. Op een buis met een wanddikte van 0,8 mm is dezelfde 10% plus of min 0,08 mm, wat krapper is dan de diametertolerantie. Dezelfde regel van dezelfde standaard levert twee verschillende beloften op, en de tekening moet worden gelezen tegen de wand die deze daadwerkelijk specificeert.

Deze pagina zet uiteen wat een buisstandaard daadwerkelijk vastlegt, welke van de drie buisafmetingen tegelijkertijd kunnen worden vastgelegd, wat het verschil kost tussen een gemiddelde wand en een minimale wand, en waarom oppervlakteafwerking een aparte aankoop is van dimensionale nauwkeurigheid.

ASTM A269 is een nuttige referentie omdat het de standaard is die het vaakst wordt geciteerd voor instrumentatie- en algemene servicebuizen, en de dimensionale tabel is kort genoeg om volledig te reproduceren. De onderstaande waarden zijn de toleranties voor buitendiameter en wand, en de standaard is van toepassing op nominale wanddiktes van 0,5 mm en hoger.

Twee kenmerken van die tabel bepalen het grootste deel van wat volgt. De diametertolerantie neemt in absolute termen toe naarmate de buis groter wordt, wat normaal is omdat het tekenproces en de hantering van een grotere spoel beide variatie toevoegen. De wandtolerantie blijft 10% over vier van de vijf maatbanden, wat betekent dat deze schaalt met de wand en niet met de diameter.

Er is ook een grens in de standaard die cataloguspagina's zelden vermelden: deze is van toepassing vanaf 0,5 mm nominale wanddikte en hoger. Onder dat cijfer behoort het product tot een andere klasse, meestal capillaire of hypodermische buizen, en het wordt besteld volgens een ander document met andere inspectieregels. Een koper die een wanddikte van 0,3 mm aanvraagt volgens A269, heeft iets gevraagd dat de standaard niet dekt.

Een ronde buis wordt beschreven door drie afmetingen, en slechts twee daarvan zijn onafhankelijk. De wand is de helft van het verschil tussen de buitendiameter en de binnendiameter, dus elk paar van de drie bepaalt de derde.

Een tekening die een tolerantie op alle drie plaatst, heeft daarom een tolerantie geplaatst op een hoeveelheid die al is bepaald, en de drie toleranties zullen elkaar meestal tegenspreken. Een buis aan de bovenkant van de tolerantie van de buitendiameter en de bovenkant van de wandtolerantie heeft een binnendiameter boven zijn eigen limiet, en de inspecteur moet beslissen tegen welke van de drie getallen het onderdeel werkelijk is gekocht. Fabrieken lossen dit elke keer op dezelfde manier op: de tekening wordt geciteerd met een opmerking waarin wordt gevraagd welke twee afmetingen bepalend zijn, en de bestelling wordt niet verwerkt totdat de opmerking is beantwoord.

De keuze van welke twee bepaalt ook het proces. Trekken over een mandrel regelt de wand en de binnendiameter, omdat de mandrel de boring bepaalt en de matrijs de buitenkant. Zinken, waarbij de buis zonder interne ondersteuning wordt getrokken, vermindert de buitendiameter en laat de wand groeien, dus het houdt de buitenafmeting en laat de wand volgen. Centerless slijpen corrigeert de buitendiameter en het oppervlak, en kan een wand die al verkeerd is niet corrigeren. Een tekening die de binnendiameter en de wand bepaalt, heeft een route gekozen die meer kost dan een tekening die de buitendiameter en de wand bepaalt, en het prijsverschil is een procesverschil.

De wandtolerantie in de tabel is van toepassing op een van de twee definities, en de standaard vereist dat de inkooporder dit aangeeft. Een bestelling voor gemiddelde wand accepteert een wand die op sommige punten onder het nominale ligt, mits het gemiddelde over de lengte en de omtrek binnen de tolerantie blijft. Een bestelling voor minimale wand vereist dat geen enkele meting onder het nominale cijfer valt.

De rekenkunde is eenvoudig en het commerciële gevolg niet. Neem een nominale wand van 2,0 mm met een tolerantie van plus of min 10%.

Een bestelling voor minimale wand voor een wand van 2,0 mm koopt dus een buis die gemiddeld 2,22 mm is en tot 11% zwaarder kan zijn dan het nominale cijfer suggereert, vóór enige correctie voor excentriciteit. Op een dunwandige buis is de massa bijna evenredig met de wand, dus de prijs beweegt mee. Een inkooporder die 2 mm wand specificeert en stopt, heeft de keuze aan de fabriek overgelaten, en de fabriek zal de interpretatie citeren die minder metaal gebruikt.

Het onderscheid verandert ook de drukclassificatie. Een barstberekening gebruikt de minimale wand, dus een ontwerp dat 2,0 mm aannam en een gemiddelde wandbuis ontving met een minimale wand van 1,8 mm, heeft een dunnere druk grens dan de berekening aannam, ook al is de buis binnen de standaard.

Excentriciteit is de variatie van de wand rond een dwarsdoorsnede, en geen enkele kolom in een dimensionale tabel vermeldt dit direct. Wat de tabel een wandtolerantie noemt, is van toepassing op de gemeten wand, en een buis kan voldoen aan de wandtolerantie op zijn gemiddelde, terwijl deze een boring draagt die zichtbaar niet in het midden zit. Het gevolg is een wand die aan de ene kant dik en aan de andere kant dun is, met het gemiddelde binnen de band.

De bron van die variatie ligt vóór de uiteindelijke matrijs. Excentriciteit komt binnen bij de mantel of de billet, waar een temperatuurverschil over de doorsnede het metaal ongelijk laat stromen, en elke daaropvolgende trekking vermindert het zonder het te elimineren. Een fabriek die een concentriciteitscijfer citeert, citeert het resultaat van zijn eigen procescontrole en niet een eigenschap van de legering, daarom kunnen twee leveranciers beide leveren volgens A269 en buizen produceren die zich anders gedragen in een warmtewisselaar.

Dunne wanden verergeren het probleem, en de standaard erkent dit. A269 staat een dunnere buis toe, waarvan de wand 3% van de buitendiameter of minder is, om het normale ovaliteitsbereik met een factor twee te overschrijden, mits het gemiddelde van de maximale en minimale metingen nog steeds voldoet. Op een buis van 25,4 mm valt de 3% lijn bij een wand van 0,76 mm, dus een buis met een wand van 0,7 mm valt in de ontspannen klasse en een buis met een wand van 1,0 mm niet. Een tekening die een dunne wand en een rondheidscijfer specificeert zonder die grens op te merken, heeft twee vereisten gespecificeerd die de standaard niet verenigt.

Voor een warmtewisselaar is dit geen cosmetisch probleem. De thermische prestatie is afhankelijk van de wand, de drukclassificatie is afhankelijk van de minimale wand, en de buis-naar-buisplaatverbinding is afhankelijk van de wand op de rolpositie. Een buis die voldoet aan de gemiddelde wandtolerantie en zijn dunne sectie bij de lasnaad draagt, heeft de standaard doorstaan en kan nog steeds de verbinding falen.

Niets in een dimensionale tolerantie beperkt het oppervlak. A269 vraagt om een buis die schoon en vrij van schaal is, en het specificeert geen ruwheidswaarde, dus twee buizen kunnen dezelfde plus of min 0,13 mm op de buitendiameter aanhouden en met een orde van grootte verschillen in ruwheid.

Waar het oppervlak ertoe doet, komt de vereiste via een ander document of via een regel op de tekening. Sanitair gebruik wordt besteld volgens ASTM A270, die een reinigings- en oppervlaktevereiste toevoegt die A269 niet heeft. Farmaceutisch en halfgeleidergebruik voegt een elektrolytische afwerking toe, en de afwerking wordt geschreven als een gemiddelde ruwheid in micrometers, met de meetlengte en het instrument genoemd. Een tekening die een gladde boring zegt, heeft niets gezegd dat kan worden geïnspecteerd.

De reden dat het onderscheid commercieel is, is dat ruwheid wordt geproduceerd door een aparte bewerking. Tekenen bepaalt de afmeting, en polijsten of elektrolytisch polijsten bepaalt de afwerking, en de tweede bewerking heeft zijn eigen prijs, zijn eigen levertijd en zijn eigen schrootpercentage. Een offerte die ze bundelt zonder de ruwheidswaarde te noemen, heeft een afwerking geciteerd die de koper niet kan afdwingen.

Precisiebuis is geen materiaal familie. Het is een productklasse die bovenop verschillende materiaal families staat, en elke familie wordt beheerst door zijn eigen buisstandaard. De standaard bepaalt vervolgens welke tests het certificaat zal rapporteren, dus de keuze van de legering reikt helemaal tot aan het papierwerk.

Twee vermeldingen in die tabel behoeven een opmerking. Titanium Grade 2 is de commercieel zuivere kwaliteit die wordt gebruikt voor condensor- en warmtewisselaarbuizen, en Grade 5 is de hoogsterke legering waarvan de buisvorm wordt besteld volgens een specificatie voor luchtvaartbuizen, dus de twee kwaliteiten zijn niet uitwisselbaar bij een condensorbestelling. Koolstof- en laaggelegeerd staal precisiebuis valt buiten de tabel, omdat deze wordt beheerst door EN 10305-1 en zijn toleranties uitdrukt als kwaliteiten en niet als een enkele dimensionale tabel. Het mengen van die klasse in een aanvraag voor nikellegeringen verandert de inspectieroute, het certificaat en de prijsbasis.

De reikwijdte van elk document bevat een maatlimiet dat de moeite waard is om te lezen voordat een offerte wordt aangevraagd. ASTM B163 dekt bijvoorbeeld naadloze nikkel- en nikellegering condensor- en warmtewisselaarbuizen van 3 inch (76,2 mm) buitendiameter en kleiner, met minimale wanddiktes van 0,148 inch (3,76 mm) en kleiner. Een vereiste buiten dit bereik behoort tot een pijpspecificatie en niet tot de buisspecificatie, en de testvereisten veranderen daarmee.

Het testschema is waar twee anders vergelijkbare bestellingen uiteenlopen.

Een 316 buis besteld volgens A269 en dezelfde buis besteld volgens A213 zijn dezelfde legering en niet dezelfde aankoop. De tweede draagt een trekresultaat en een andere acceptatieroute, en als de toepassing een warmtewisselaar is, is de tweede het document dat de ontwerper nodig heeft. Het verzenden van een A269-certificaat naar een beoordelaar die om A213 heeft gevraagd, lost de vraag niet op, omdat de ontbrekende test niet kan worden afgeleid uit de chemie.

Vier storingen zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de correspondentie over een precisiebuisaanvraag, en alle vier zijn zichtbaar voordat de aanvraag wordt geplaatst.

De eerste is een tekening die de buitendiameter, binnendiameter en wand specificeert, elk met een tolerantie. De geometrie maakt een van de drie overbodig, en de drie limieten zullen op de hoeken van hun banden niet overeenkomen. De oplossing is om twee afmetingen te tolereren en de derde als referentie aan te geven.

De tweede is een wandcijfer zonder basis. Gemiddelde wand en minimale wand verschillen ongeveer 11% in metaal op een wand van 2 mm, en de fabriek zal de lichtere interpretatie citeren wanneer de bestelling dit niet aangeeft.

De derde is een rondheids- of concentriciteitsvereiste op een dunne wand, waarbij de standaard de ovaliteitsmarge al heeft versoepeld omdat de doorsnede deze niet kan vasthouden tijdens warmtebehandeling. De vereiste is niet onmogelijk, en het kost een andere procesroute en een andere prijs.

De vierde is een oppervlaktevereiste uitgedrukt als een woord. Glad, schoon en gepolijst zijn niet meetbaar, en geen ervan overleeft een inkomende inspectie. Een ruwheidswaarde met een meetlengte wel.

DLX levert nikellegering en roestvrijstalen buizen uit Changzhou, Jiangsu, in naadloze en gelaste vorm, samen met dezelfde legeringsfamilies in staaf, draad en strip waar het onderdeel een andere vorm aanneemt. Buisen worden geproduceerd volgens de standaard die op de inkooporder staat vermeld, met de opgegeven wandbasis, en een EN 10204 3.1 certificaat is op aanvraag verkrijgbaar met het warmtenummer traceerbaar naar de testresultaten.

Twee vragen sluiten de meeste buisoffertes af. De eerste is welke twee afmetingen bepalend zijn, omdat dat antwoord de tekening en het proces bepaalt. De tweede is of het wandcijfer een gemiddelde of een minimum is, omdat dat antwoord de massa en de prijs bepaalt.

Het betekent wat de tekening aangeeft, en niets meer. ASTM A269 houdt de buitendiameter van een buis van 12,7 tot 38,1 mm op plus of min 0,005 inch (0,13 mm) en de wand op plus of min 10%. Dat zijn twee verschillende soorten beloftes, en een tekening die het woord gebruikt zonder de cijfers heeft geen van beide gespecificeerd.

Omdat de wand de helft is van het verschil tussen de twee diameters, dus het derde cijfer wordt bepaald door de andere twee. Drie toleranties op drie afhankelijke afmetingen zullen elkaar tegenspreken aan de extremen van hun banden, en de fabriek zal vragen welke twee bepalend zijn voordat deze citeert. Tolereer twee afmetingen en markeer de derde als referentie.

Een bestelling voor gemiddelde wand accepteert metingen onder het nominale als het gemiddelde binnen de tolerantie blijft. Een bestelling voor minimale wand vereist dat geen enkele meting onder het nominale valt. Op een wand van 2,0 mm met een tolerantie van 10% heeft de bestelling voor minimale wand een gemiddelde van 2,22 mm nodig, wat ongeveer 11% meer metaal is dan het nominale cijfer suggereert.

Omdat een dunne doorsnede vervormt tijdens warmtebehandeling. ASTM A269 staat een buis toe waarvan de wand 3% van de buitendiameter of minder is, om het normale ovaliteitsbereik met een factor twee te overschrijden, mits het gemiddelde van de maximale en minimale metingen nog steeds voldoet. Op een buis van 25,4 mm bevindt die grens zich bij een wand van 0,76 mm.

Het kan worden geleverd volgens A269, en een warmtewisselaar wordt normaal gesproken besteld volgens A213 voor roestvrij staal of volgens B163 voor nikellegeringen, omdat die standaarden de trek- en niet-destructieve vereisten bevatten waarvan het ontwerp afhankelijk is. De legering kan identiek zijn en het certificaat zal dat niet zijn.

Nee. Een dimensionale tolerantie beperkt de maat en zegt niets over ruwheid. A269 vraagt om een schone buis vrij van schaal en specificeert geen ruwheidswaarde. Sanitair gebruik wordt besteld volgens A270, en een farmaceutische afwerking wordt geschreven als een gemiddelde ruwheid in micrometers met de meetlengte genoemd.

Een precisiebuis wordt gedefinieerd door getallen die tot verschillende systemen behoren. De buitendiameter wordt bepaald door een absoluut cijfer dat met de maat toeneemt, de wand wordt bepaald door een percentage dat met de wand toeneemt, de ovaliteitsmarge wordt versoepeld voor een dunne doorsnede, en het oppervlak wordt bepaald door een apart document of door een ruwheidswaarde op de tekening. Een inkooporder die al vier vastlegt, heeft een buis gespecificeerd. Een die precisie zegt, heeft een leveranciersrelatie gespecificeerd.

De geometrie voegt een beperking toe die geen enkele tolerantietabel kan verwijderen. Wand is de helft van het verschil tussen de twee diameters, dus twee afmetingen zijn vrij en de derde volgt. Het bepalen van welke twee vrij zijn, en of de wand een gemiddelde of een minimum is, bepaalt de tekening, het proces, de massa en de prijs in die volgorde.

ASTM A269/A269M, standaard specificatie voor naadloze en gelaste austenitische roestvrijstalen buizen voor algemeen gebruik, voor de tolerantietabel voor buitendiameter en wand, de ovaliteitsregel voor dunne wanden, en de nominale wandgrens van 0,5 mm.

ASTM A213/A213M, standaard specificatie voor naadloze ferrietische en austenitische gelegeerd stalen ketel-, oververhitter- en warmtewisselaarbuizen, voor de trekvereisten die deze scheiden van A269.

ASTM A270, standaard specificatie voor sanitair buizen, voor de reinigings- en oppervlaktevereisten die buiten de dimensionale tabel vallen.

ASTM B163, standaard specificatie voor naadloze nikkel- en nikellegering condensor- en warmtewisselaarbuizen, voor de reikwijdte limiet van 3 inch buitendiameter en 0,148 inch minimale wand.

ASTM B165, standaard specificatie voor naadloze nikkel-koper legering pijp en buis, die Monel 400 koud bewerkte naadloze buis dekt.

ASTM B167, standaard specificatie voor nikkel-chroom-ijzer legering naadloze pijp en buis, die de 600, 601 en 690 familie dekt.

ASTM B622 en B626, standaard specificaties voor naadloze en gelaste nikkel- en nikkel-kobalt legering pijp en buis, die de molybdeen-houdende corrosiekwaliteiten dekt.

EN 10305-1, naadloze koud getrokken precisie stalen buizen, als het aparte tolerantiesysteem dat de koolstof- en laaggelegeerde staal buiskwaliteit beheerst.

De hier geciteerde tolerantiewaarden zijn de gepubliceerde waarden voor de genoemde standaarden, en ze zijn geen certificaat voor een geleverde partij. Een buis wordt geaccepteerd tegen de editie van de standaard die op de inkooporder staat vermeld, en latere edities herzien tabellen. Waar een cijfer wordt berekend, zoals in de vergelijking van gemiddelde wand en minimale wand, is het een rekenkundige illustratie van de definities en geen waarde uit een standaard. Excentriciteit is het resultaat van een specifieke procesroute en wordt niet bepaald door een hier geciteerde dimensionale tabel. Oppervlakte ruwheid wordt gemeten volgens een genoemde methode en een genoemde lengte, en een ruwheidscijfer zonder die twee details kan niet worden geïnspecteerd. Productspecificaties worden herzien, en de op de order genoemde editie is bepalend. Niets hierin is een vervanging voor een technische vrijgave of voor de kwalificatietests die tussen koper en leverancier zijn overeengekomen.